JPS58141345A - 有価金属の回収方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、金輌製錬炉からの排出ダスト、化学的処理
工程から発生する不溶解残液、その他工業廃業物等から
、亜鉛、鉛、カドミウム等の有価金塊を効率よく（ロ）
収する有価金塊の回収方法に関するものである。

金ＩＲ製錬炉からの排出ダスト、化学的処理工程から発
生する不溶解残液、その他工業廃棄物等には、亜鉛、鉛
、カドミウム等の有価金ｙＫヲ含有するものが多く１例
えば製鋼用電気炉から発生するダストには、　Ｚｎが約
２０％、ｐｂが約４ＬＣｄが約０．１　％含有され、ま
た亜鉛溶解残渣には、Ｚｎが約２８％％ｐｂが約６％含
有されている。

このようなダスト、残溢、工業廃棄物等全そのまま廃棄
することは、資源の有効利用上極めて不経済でｌ）、ま
たこれら有価金ＩＩ４は有害物質でもあるため、公害上
からも大きな間組とされていた。

そこで、従来から上記有価金属の回収方法が種々研究さ
れており、還元揮発−収法が比較的容易な方法として実
用化されている。

この方法は、ロータリキルンその他の還元炉中に、前記
ダスト、残渣、工業、廃棄物勢の被処理物を装入し、固
体炭素質還元剤を使用して高温下において含有する有価
金属全還元揮発せしめた上。

２ゎ、、□１．□６７え督−□□ヮ。。

もしくは炉内の雰囲気による再酸化の状態で回収するも
のである。

しかるに、上述した従来の方法は処理効率が低いため、
有価金属の回収効率を高めるためには。

大量の還元剤が必要となり、経済的ではない。

そこで本発明者等は、前記有価金属を効率よくしかも経
済的に回収する方法について鋭意研究を重ねた結果、先
に四−タリーキルンの出口近傍において、半ば還元され
た鉄系金＾を再酸化せしめ。

この再酸化により発生した反応熱を有効に利用して有価
金属の還元反応を促進し、効率高く有価金ｐＩ４を回収
する方法（以下、基本発明方法という）を開発し、特許
出願（特願昭５５−１１０３４８号）を行なった。

この方法によれば、有価金属の還元反応が活発化する結
果、従来より装置の固体炭素質還元剤により効率よく有
価金属を回収することができる。

この発明は、上述した基本発明方法の改良に関するもの
で、有価金属の回収効率をより高め、固体炭素質還元剤
および燃料の使用量を一段と低減でき、ロータリキルン
の稼動率を向上することができる有価金＾の回収方法を
提供するもので。

有価金属および鉄系金＆を含有する被処理物ｔ。

コークスと石炭とからなる固体炭素質還元剤と共にロー
タリキルンに装入し、前記固体炭素質還元剤によって前
記被処理物中に官有する前記有価金、ｈｔ還元し回収す
る有価金属の回収方法において、前記固体炭素質還元剤
の装入量を、被処理物中に含有される有価金ＩｒＩｔ−
還元するための必要量と。

被処理物中に含有される鉄系金ｉｌｌは＃’！’　Ｆｅ
Ｏ程度の酸化度まで還元するための必要量と、前記両者
の必要量の和と同量以下の量との合計量とし、ロータリ
キルンの排出側に設けられた高圧噴霧バーナからロータ
リキルン内に燃料全高圧噴霧し。

ロータリキルンの内圧上正圧に維持しつつ、操業状態に
応じて前記バーナの一次空気１＊素富化し、ロータリキ
ルン内を、その排出側近傍は酸化性雰囲気帯に、他は還
元性雰囲気帯にし、前記還元性雰囲気帯において、はぼ
ＦｅＯ程度の酸化度まで還元された鉄系金属を、前記酸
化性雰囲気帯で再酸化して高温の反応熱を発生せしめる
ことにより、前記酸化性雰囲気帯に隣接する還元性雰囲
気帯域の温度を急上昇せしめ、かくして、この帯域にお
いて被処理物中の有価金属の還元反応を促進して。

効率高く有価金ＰＡｔ（ロ）収することに特徴を有する
ものである。

次に、この発明を図面とともに説明する。第１図にな、
この発明方法に使用される設備の一例が概略説明図によ
り示されている。図面において。

１はロータリキルン、２はロータリキルンｌにおける処
理剤の装入口となる入口Ｉａ側に設けられた炉尻７ツド
、３はクリンカーの排出口となる出口１ｂｌｌｌｌに設
けられた炉前フッド、４は炉尻７ツド２に設けられた装
入用シュート、５は炉前７ツド３に設けられた高圧噴霧
バーナで、バーナ５の先端はロータリキルン１円に臨ん
でいる。６は炉尻フッド２に接続されたダクト、７はチ
ャンバ。

８はサイクロン、９はバグフィルタ一式集塵機。

ＩＯはファン、１１は煙突、１２は集塵されたダストの
搬送機構、１３は炉前フッド３に設けられたシュート％
　１４はロータリクーラである。

ロータリキルン１内の雰囲気は、出口１ｂ側近傍は酸化
性雰囲気に、他は還元性雰囲気に保つ。

ダスト、残渣、工業廃棄動勢の被処理物と共にロータリ
キルン内に装入する固体炭素質還元剤は。

コークスと、揮発分の高い反応性の良好な石炭と金共に
使用する。この固体炭素質還元剤の装入量は、被処理物
中の有価金Ｉｒ４ｔ−還元するた−めの必要量と、被処
理物中の鉄系金属をほぼＦｅＯ程度の酸化度まで還元す
るための必要量と、前記両者の必要量の和と同量以下の
量との合計量とするもので、これにより、被処理物中の
鉄系金属は、金属鉄まで還元されず、ロータリキルン内
全後述する効果的な温度プロフィルにすることができる
。

有価金輿ヲ富有する被処理物と１石炭とコークスとから
なる還元剤とは、炉尻７ツド２に設けられたシュート４
からロータリキルン１内に装入され、ロータリキルンｌ
の回転によって矢印１５に示す如く、逐次出口１ｂへと
移動する。

出口ｌｂ側には高圧噴霧バ、ｉす５が設けられ、前記バ
ーナ５から一次空気と共に１００〜３００Ｋ　ｇ　Ｇ／
ｃｄの高圧で噴霧される例えば灯油の如き燃料の燃焼に
よって％＃１ぼＦｅＯ程度まで還元された被処理物中の
鉄分は再酸化され、そのときの発熱と固体炭素質還元剤
中の余剰分の燃焼熱とにより、出口１ｂ側近傍のロータ
リキルン内の温度を急上昇させる。

この結果、被処理物中に含有される有価金ｉＩ４は活発
に還元揮発し、雰囲気中の酸素により酸化されて微粉末
となり、炉前７ツド３から炉尻７ツド２に向って矢印１
６のように流れる排ガスにより運ばれ、炉尻７ツド２か
ら排出される。そして。

ダクト６、チャンバ７全経てサイクロン８およびバグフ
ィルタ一式集塵機９で捕集された上、ダスト搬送機ｗ１
２により搬出回収される。一方再酸化された鉄は、酸化
鉄タリン力−となって炉前・７ツド３のシュート１３に
よりロータリキルン１がら搬出され、ロータリクー２１
４にょ夛所定温度に冷却された後、搬出される。

この発明において蝉、炉前フッド３に四−クリキルン１
内に向けて高圧噴霧バーナ５を設け、かつ四−クリキル
ン１内の圧力を正圧に維持しつつ。

操業状態に応じ前記高圧噴霧バーナ５の一次空気を酸素
富化して操業するものである。

即ち、高圧噴霧バーナ５は、１００〜３００ＫｇＧ／ｃ
ｊの高圧で燃料を霧化するので、普通のバーナのように
６〜７　ＫｇＧ／ａｄの圧力で燃料を噴射する場合に比
べ油滴が極めて微粒子とな、るため。

酸素との接触面積が単位重量当り増大する結果。

理論空気量に近い空気量で完全燃焼する。従ってフレー
ムの温度が、普通のバーナの場合の１３００〜１４００
℃であるのに対し、高圧噴霧バーナの場合＃：Ｃ１５０
０〜１６００℃に達し、−次空気に酸素富化空気を使用
すれば、１６００〜２０００℃ｔで上昇させることがで
きる。　。

この結果、ロータリキルン１の出口１ｂ側近傍の雰囲気
温度は高められ還元反応が促進されると共に、ロータリ
キルン１の内壁に壁付きの生成することが防止される。

この高圧噴霧バーナ５は、その軸心をロータリキルンｌ
の細心に対し、上下左右に夫々約４０度の範囲でその角
度を傾斜させることができ、またバーナ本体の外憫に、
内面に旋回フィンが設けられた外管全所定の間隔で補助
的に取付けることができるようになっている。従って、
前記旋回フィンの長さ、取付は位置、旋回角度等の異な
る種々の外管を用意し、状態に応じてこれを外管に取付
ければ、フレームの長さｔ−ｆｉｌＪ御することができ
。

このフレームの長さおよび＠度の制御と、上述したバー
ナ角度の制御とによって、ロータリキルンｌの内壁に生
成する壁付きは適確に抑制され、仮りに若干の壁付きが
生成されても、殆んど操業を中断することなく除去する
ことができる。

またロータリキルン１内の圧力を正圧に維持することに
より、空気の余剰率を低くなし、キルン内の通過ガス量
を少なくなしてキルン内を高温に維持することができる
。この場合、ロータリキルン１内が適正圧（１，５〜２
．０■Ｈｇ０）になると高圧噴霧ガスバーナ５のフレー
ムが吹き消えるおそれが生ずるが、これは高圧噴ｇがス
バーナ゛５の一次空気を酸素富化することにより解決で
きる。このような−次空気の＊＊冨化は、またロータリ
キルン１内の壁付きの防止や除去のための急加熱および
ロータリキルンｌの出ロ近傍ｔ−為一にする効果がある
。上述した酸素富化は、−欠字気中の酸素分を３〜１０
％の範囲で増すのが適当である、この発明方法の基本思
想は、上述したように単なる還元揮発法ではなく、半ば
還元された残留全編酸化物の再酸化に伴なう反応熱を有
効に利用することにあるので、残留物中に貴龜化すべき
金属の存在が必要となるが、製錬炉のダスト、金鵬の不
溶解残渣および産業溌菓物等には、相当量の鉄分が含ま
れているので、特に鉄源を追加しなくてもよい。一般的
には、被処理物中に約１５％以上のＴ　、　Ｆｅが含ま
れていれば十分である。

第２図には、ロータリーキルン１内の温間プロフィルの
一例が比較例と共に示されている９２図面において、横
軸にロータリーキルンの入口１ａからの長さで、この例
は、ロータリーキルンの全長が２４・の場合であり、ま
たｉ軸に記したＴ・〜Ｔ５は、ロータリーキルン内の渥
Ｊ＠位置である。そして縦ｌ１ＩＩはロータリーキルン
内の温度である。

ａはロータリーキルン内における還元性雰囲気帯を、ｂ
は同じく酸化性雰囲気帯を示し、実線の８＋１線はこの
発明方法による温度分亜ｉｎ　　１点餉線の曲線は前述
した基本発明方法の温度分布を、そして、点線の曲線は
従来の還元揮発回収法における温度分布を夫々示してい
る。

この発明方法においては、ロータリーキルン内の温度分
布を、その入口からロータリーキルン全長の約３分の１
に当る測温位置Ｔ２の点囚までは約６００℃取下となし
、この間において、ダスト中の酸化鉄は、固体炭素質還
元剤中の石炭の揮発分により、ｐｅ２ｏ３からｐｅ３ｏ
４　　に還元される。前記（４）点からロータリーキル
ン全長の約３分の２に当るｉ１１＋扇位置Ｔ４の点（Ｂ
）までに、約６００〜９５０亡の温度となし、この間に
おいて、ルＪ記ダスト中のＦｅ５０４は、はぼＦｅＯ稲
度の酸化度まで還元される。

次に、前記ＣＢ）点から酸化ａ雰囲気帯すの沖」温位置
Ｔ５の点Ｃ）に至る間では、ロータリーキルン内の１Ｍ
度を、約９５０℃から１４００℃以上へと急上昇させる
１、このような＠度の急上昇に、醸化性雰囲気帯すにお
いて生ずる。前記はぼＦｅＯ程度の酸化度まで還元され
たダスト中の鉄分が再酸化し、ｐｅ３０ｎとなるときの
発熱と、１体炭素質還元剤中の余剰分の燃焼熱とによっ
てもたらされる。

上Ｍｅ　したの）点から（Ｃ）点に至る高温区域間の還
元性雰囲気帯において、ダスト中に含有される亜鉛。

鉛、カドミウム等の有価金Ｍは、活溌に還元し揮発する
。このようにして揮発した亜鉛、鉛、カドミウム等の有
価金属は、ロータリーキルン１内において再酸化し、酸
化亜鉛等の含有ダストとなり。

前述した如く炉前フッド３から炉尻フッド２に向って、
矢印１７のように流れる排ガスによって逢ばれ、炉尻７
ツド２から排出されて回収される、。

第２図かられかるように１本発明方法の＠度分布は、ロ
ータリーキルン１の入口１ａから約３分の２までは低く
維持し、出口１ｂに近い３分の１で約１４００℃に急上
昇する温度グロフィルを形成している。このような温度
分布は、本発明方法の大きな特徴であり、これによって
、被処理物中の有価全編會、出口１ｂに近い３分の１の
箇所で極めて効率高く還元させ、回収することができ、
しかも還元剤の使用知、は少なくて済み、ロータ１ノー
キルン１の長畑も短くてよく、従来方法は勿論、先細発
明と比べても一段と経済的な回収を行なうことができる
。

次に、この発明方法を実施例により説明する。

下記第１表に示す成分組成の製鋼用電気炉ダストを、造
粒機で造粒して平均粒径１２．のにレットとなした。

第　１　表 （ｉｔ％） 固体炭素質還元剤として、下記第２表に示す性状のコー
クスと石炭全使用した。

第２表 上記したベレット状のダストと、固体炭素質還元剤とを
、シェル内径３．２　ｍ　、長さ２４ｍのロータリーキ
ルンに装入した。ダストの装入量は。

６．５　Ｔ／Ｈでおり、固体炭素質還元剤の装入量は。

コークスが４１０〜／Ｈ（ダスト基当り６３．０に４）
。

石炭が２７３ｋｆ／Ｈ（ダスト基当り４２．０ｋｇ）で
ある。

ロータリーキルンの出口側には、スライド自在の高圧噴
霧バーナを設け、このバーナからダスト基当り３２１９
の灯油を一次空気と共に吹込んだ。

吹込みに当っては、−欠字気中の酸素分を約４％増す酸
素富化操業を継続的に行ない、ロータリキルン内におけ
る壁付きの防止、除去、ロータリキルン出口側近傍の温
度の高温化、バーナのフレーム吹き消え防止等を図った
。

全操業時間を通じ、出口フード内における炉圧ｔ０．５
〜２．０ｓｍＨｚＯに維持じ苑。また高圧噴霧バーナの
燃料噴出圧力は１００〜３００　ＫｇＧ／ｃｌＩＩでめ
った。

ロータリーキルン内の温度は、Ｔ１〜Ｔ５の１ｌｌｌ　
ｉｌ　位置において側温子によシ検知し、前記第２図に
示した温度グロフィルとなるように制御した。

その結果、ダスト中の酸化鉄は、ロータリーキルンのほ
ぼ３分の２に当る測温位置Ｔ４までの間において、はぼ
ＦｅＯ程度の酸化度まで還元し、つづいてキルン内の雰
囲気温度が急上昇する部分で、亜鉛、鉛、カドミウム等
の有価金塊が還元し、醸化亜鉛等の含有ダストとして回
収された。また。

酸化性雰囲気帯において、はぼＦｅＯ程度の酸化度まで
還元された酸化鉄のｈ酸化と、余剰還元剤の燃焼が行な
われ、その高温熱によって、前記有価金塊の還元反応が
効率的に行なわれた。

第３表は回収された有価金塊の酸化物を含むダストの成
分組成、また第４表はタリンカーの成分組成でめる。

第３表 （重ｉｌ−チ） 第　　４　　表 （重量％） 上記第３表および第４表かられかるように、ダスト中か
ら亜鉛、鉛、カドミウム等の有価金属を効率高く回収す
ることができた。

第５表には、この発明方法と従来法とのダスト基当りの
固体炭素質還元剤および゛灯油の使用量とダスト処理量
とが示されている。

第　　５　　表 上記第５表において、ダスト処理量とは、ロータリキル
ン内容積１？？／当りの１日のダスト処理量である。

上記第５表から明らかなように、この発明方法によれば
、従来方法と比べては勿論、基本発明方法と比べても固
体炭素質還元剤および灯油の使用量は少なく、特にダス
ト処理蓋は格段に向上した。

上述した実施例は、被処理物として製鋼用電気炉ダスト
中から有価金織ヲ回収した例であるが、これに限らず、
例えば下記第６表に示すような成分組成の亜鉛溶解時の
不溶解残渣等を、単独もしくは製銅用電気炉ダストと混
合してこの発明方法により処理し、前記残渣中の有価金
に？回収し得ること勿論である。

第　　６　　人 （重重％） 以上詳述したように、この発明方法によれば。

従来方法と比較すれは勿論１本発明者等による基本発明
方法と比較しても、彼処・珍物中から、亜鉛。

鉛、カドミウム等の有価金１ｈ’ｔ、少量の固体炭素質
還元剤および燃料によって効率的に回収することができ
、ロータリキルン内に壁付きが生じ成長することはない
から、ロータリキルンの稼動率および被処理物の処理効
率を大輪に向上させることができる等、工業上優れた効
果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明方法に使用される設備の一例を示す概
略説明図、第２図はこの発明方法によるロータリキルン
内の温度グロフィルの一例を比較例と共に示す因である
。図面において。 １・・・ロータリーキルン、１ａ・・・入口。 ｌｂ・・・出口、　　　　　　　　２・・・炉尻フッド
。 ３・・・炉前ンツド、　　　　　　４・・・ダスト装入
シュート。 ５・・・バーナー、　　　　　　６・・・ダクト。 ７・・・ホツノや−、　　　　　　８・・・サイクロン
。 ９・・・バグフィルタ一式集麺機、 ＩＯ・・・７アン、　　　　　　１１・・・煙突１２・
・・ダスト搬送路、　　　　１３・・・シニート。 １４・・・ロータリークーラー。 １５．１６・・・矢印 出願人　東伸製鋼株式会社 出願人　　　姫路鍛鋼リンアイン株式会社出願人　　日
本鋼管株式会社 代理人　　堤　　敬太部他１名

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 有価金塊および鉄系金塊を含有する被処理物を、コーク
   スと石炭とからなる固体炭素ＪｊＬ３１ｉｉ元剤と共に
   ロータリキルンに装入し、前記固体炭素ＩｊＩＬ還元剤
   によって前記被処理物中に含有する前記有価金ｐＡヲ還
   元し回収する有価金塊の回収方法において。 前記固体炭素質還元剤の装入１ｉｔ−１被処理物中に含
   有される有価金属を還元するための必要量と。 被処理物中に官有される鉄系金Ｆ４ｔはぼＦｅＯ程度の
   酸化度まで還元するための必要量と、前記両者の必要量
   の和と同量以下の飯との合計量とし。 ロータリキルンの排出側に設けられた高圧噴輪バーナか
   らロータリキルン内に燃料上高圧噴霧し、ロータリキル
   ンの内圧を正圧に維持しつつ、操業状態に応じて前記バ
   ーナの一次空気ｔ−ｍ素富化し。 ｐ−タリキルン内に、その排出側近傍は酸化性雰囲気帯
   に、他は還元性雰囲気帯にし、前記還元性雰囲気帯にお
   いて、はぼＦｅ０９度の酸化度まで還元された鉄系金１
   ｓｔ−、前記酸化性雰囲気帯で再酸化して高龜の反応熱
   を発生せしめることにょフ。 前Ｈピ酸化性雰囲気帯に隣接する還元性雰囲気帯域の温
   度を急上昇せしめ、かくして、この帯域において被処理
   物中の有価金塊の還元反応を促進して。 効率高く有価金ｐＡを回収することを特徴とする有価金
   塊の回収方法。